[發(fā)明專利]一種金屬-陶瓷復(fù)合內(nèi)襯鋼管結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211205879.4
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115539720A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊永利;王守澤;王鑫;滕家飛;梁國強(qiáng);蘇秀婷
• 申請（專利權(quán)）人: 楊永利
• 主分類號: F16L9/14
• 分類號: F16L9/14;F16L58/08;F16L57/02;B22F5/10;B22F7/04;C22C38/06;C22C38/00;C22C38/12;C22C38/04;C23F13/12
• 代理公司: 長春眾益專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 22211
• 代理人: 李文萍

本發(fā)明提供一種金屬?陶瓷復(fù)合內(nèi)襯鋼管結(jié)構(gòu)及其制備方法，包括鋼管層、金屬中間層和陶瓷層；鋼管層為最外層，陶瓷層為最內(nèi)層；金屬中間層主要構(gòu)成為鐵基體和比鐵電極電位低的添加金屬，添加金屬與鐵形成化合物，或者游離在鐵基體中形成微陰極，或者與鐵基體形成固溶體；所述的金屬中間層形成對鋼管層內(nèi)壁的全覆蓋，金屬中間層與鋼管層貼合緊密，局部形成冶金結(jié)合；陶瓷層與金屬中間層機(jī)械結(jié)合。本發(fā)明在金屬中間層中加入比鐵電極電位低的添加金屬，液體進(jìn)入進(jìn)入金屬中間層時優(yōu)先與添加金屬反應(yīng)，保護(hù)鋼管不損壞。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼管的防腐技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種金屬-陶瓷復(fù)合內(nèi)襯鋼管結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

鋼管腐蝕導(dǎo)致其強(qiáng)度下降，給各個行業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時因腐蝕導(dǎo)致的鋼管強(qiáng)度下降，還會造成安全隱患和安全事故。因此鋼管防腐工作一直是世界范圍內(nèi)的重點(diǎn)工作。目前國內(nèi)外鋼管的防腐工作主要采取兩種方法，一是在鋼管內(nèi)外壁施加防腐涂層，其中高分子材料涂層厚度一般在0.2mm左右，滲、鍍金屬涂層厚度一般在0.05mm左右，這兩種涂層在高溫、高壓條件下極容易破壞失效。另外一種是陰極保護(hù)技術(shù)，通過在鋼管外部每間隔一段距離設(shè)置一定質(zhì)量和體積的犧牲陽極材料來保護(hù)鋼管，這種技術(shù)多用于鋼管外壁，對于鋼管內(nèi)壁由于管徑等方面的限制難以實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)有金屬-陶瓷復(fù)合內(nèi)襯鋼管陶瓷層較厚，具有比高分子涂層及金屬滲鍍層更好的強(qiáng)度及耐蝕性能，但是由于自蔓延高溫合成的工藝限制，陶瓷層易形成針孔和微裂紋等缺陷，而基本鋁熱體系自蔓延高溫合成反應(yīng)生成中部的金屬層對鋼管沒有明顯的防護(hù)功能，整體耐蝕性能受到一定限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有金屬-陶瓷復(fù)合內(nèi)襯鋼管中部的金屬層沒有明顯的防護(hù)功能，整體耐蝕性能受到一定限制的問題，從而提供一種金屬-陶瓷復(fù)合內(nèi)襯鋼管結(jié)構(gòu)及其制備方法，將鋼管的陶瓷層防護(hù)及犧牲陽極保護(hù)功能結(jié)合在一起，大大提升了陶瓷內(nèi)襯鋼管耐蝕性能。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種金屬-陶瓷復(fù)合內(nèi)襯鋼管結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括鋼管層、金屬中間層和陶瓷層；鋼管層為最外層，陶瓷層為最內(nèi)層；金屬中間層主要構(gòu)成為鐵基體和比鐵電極電位低的添加金屬，添加金屬與鐵形成化合物，或者游離在鐵基體中形成微陰極，或者與鐵基體形成固溶體；所述的金屬中間層形成對鋼管層內(nèi)壁的全覆蓋，金屬中間層與鋼管層貼合緊密，局部形成冶金結(jié)合；陶瓷層與金屬中間層機(jī)械結(jié)合。

進(jìn)一步地，所述金屬中間層的添加金屬為鋁、鎂、鋅、鎘、銦金屬單質(zhì)粉末，或者氧化鋅、氧化猛、氧化釩、氧化鎘、氧化銦、氧化鈣金屬氧化物粉末中的一種或者多種組合。

進(jìn)一步地，所述金屬中間層元素含量為0.5-5％的鋁、0.1-2％的鎂、0.1-7％鋅、0.01-0.1％鎘、0.01-0.05％銦、0.05-0.1％釩、0.05-0.1％錳、0.1-2％鈣鈣中的一種或者多種組合。

進(jìn)一步地，所述金屬中間層的厚度與鋼管層的厚度呈正相關(guān)特征，金屬中間層的厚度為被保護(hù)鋼管層厚度的十分之一到三分之一。

本發(fā)明還提供一種上述的金屬-陶瓷復(fù)合內(nèi)襯鋼管結(jié)構(gòu)的制造方法，將鋁粉與氧化鐵粉按照54:160的比例充分混合，再加入比鐵電極電位低添加金屬和二氧化硅的粉末并充分混合，將上述混合好的金屬粉末按照均勻的裝入鋼管內(nèi)部，向鋼管內(nèi)以不造成管內(nèi)粉末移動的流速吹送氮?dú)怛?qū)替出管內(nèi)空氣防止金屬粉末在加熱烘干過程中氧化，封堵鋼管兩端，將鋼管置入120攝氏度的保溫箱中保溫，徹底排出粉料中的水分，同時使鋼管和粉料具備初始溫度，彌補(bǔ)自蔓延高溫合成反應(yīng)體系放熱，延長生成金屬液相時間，使其材質(zhì)更加均勻。水平移動裝滿粉末的鋼管，將其置入水平放置的離心機(jī)中，移動中需防止粉料在鋼管中流動，造成粉料分布不均。調(diào)整鋼管中心與離心機(jī)旋轉(zhuǎn)的中心重合，偏心距離不大于0.02mm，固定鋼管位置。啟動離心機(jī)電源使離心機(jī)帶動鋼管旋轉(zhuǎn)，按照鋼管尺寸不同，適當(dāng)調(diào)整離心機(jī)轉(zhuǎn)速，保持鋼管內(nèi)壁處離心力大于150倍重力加速度。點(diǎn)燃反應(yīng)粉末，自蔓延反應(yīng)結(jié)束后，勻速調(diào)低離心機(jī)轉(zhuǎn)速，待鋼管自然冷卻后將其從離心機(jī)中取出，形成鋼管層、金屬中間層和陶瓷層三層復(fù)合結(jié)構(gòu)。